Nükleer füzyon, insanlığın ihtiyaç duyduğu yüksek enerji talebine karşı büyük bir çözüm olarak görülse de henüz hayatımıza giremeyecek durumda. Bilim dünyası, bu enerji yöntemini mümkün kılmak için çalışmalarına son hızla devam ederken bugün büyük bir duyuru geldi.
Bugüne kadar nükleer füzyonun elde edilmesi için çok büyük tesislere ve sistemlere ihtiyaç duyulurken, Almanya’daki bilim insanları bu ihtiyacın önüne geçmeyi başaracak bir keşfe imza attı. Max Planck Plazma Fiziği Enstitüsü’den (IPP) bilim insanları, milyonlarca derece sıcaklıktaki plazmaları küçük bir alana hapsetmek için öncü olabilir.
Füzyon reaktörleri daha küçük hacimli olabilir:
Physical Review Letters’da yayımlanan araştırmaya göre Fransa’da inşa edilmekte olan ITER deneysel reaktörü, ‘ASDEX Upgrade’ adlı tokamak deneyi sayesinde füzyon enerji santralinde en gelişmiş yol ile enerji üretmeyi sağlayacak. Üstelik bu enerji, çok daha düşük maliyet ve çok daha kompakt bir sistemde elde edilecek.
Detaylara geçmeden önce mevcut füzyon reaktörlerini bilmekte fayda var. Günümüz nükleer füzyon reaktörleri ve santralleri, ‘tokamak’ adı verilen devasa plazma hazneleri sayesinde çalışıyor. 100 milyon santigrat derece sıcaklığa ulaşan plazma, bu hazne içindeki duvarların içinde manyetik bir alanda hapsediliyor. Bu sayede plazma, duvarlarla etkileşime girmiyor ve basit bir deyimle duvarlar erimiyor, zarar görmüyor.
Yeni geliştirilen sistem de aslında tokamak mantığını izlemeye devam ediyor. Fakat hapsedilen plazmanın yapısında önemli değişikliklere yer veriyor. Plazmanın en alt noktadaki bölümü (X noktası) ile ‘saptırıcı’ adı verilen ve tokamakta kritik bir işlev gören parça arasındaki en az 25 santimetreyi 5 santimetre kadar azaltmayı başardı.
Bu başarı, “X noktası radyatörü” adı verilen olay sayesinde mümkün oldu. Yaklaşık 10 yıl önce keşfedilen X noktası radyatörü, plazmaya eklenen nitrojen miktarı belirli bir değeri aştığında, özel olarak şekillendirilmiş manyetik kafeslerde meydana geliyordu.
Bu olay sayesinde UV aralığında özellikle güçlü bir şekilde yayılan küçük, yoğun bir hacmin oluşması sağlanıyordu. Bu olay, tokamak içinde yüzük şeklinde parlayan bir plazma olarak görülebiliyor, hem görülebilir ışık hem de UV radyasyonu yayabiliyor.
X noktası radyatörünün, X noktası ve saptırıcı arasındaki mesafeyi azalttığı ise yine eskaza keşfedildi. IPP’den Fizik Profesörü Dr. Tilmann Lunt, keşiflerini şu şekilde paylaştı:
“Yanlışlıkla plazma kenarını saptırıcıya istediğimizden çok daha yaklaştırdık. ASDEX Upgrade'in bununla sorunsuz bir şekilde başa çıkmasına çok şaşırdık.”Bu keşif ne işe yarayacak?
Tokamaklar içindeki saptırıcılar çok daha küçük boyutlarda tasarlanabilecek.Plazma, saptırıcıya daha yakın olacağından tokamak içindeki vakum alanının hacmi küçültülebilecek.Mevcut tokamakların vakum alanı hacmiyle X noktası radyatörü birleştirilirse plazma hacmi iki kata yakın artırılabilecek. Dolayısıyla füzyon enerjisi çıktısı da artacak.X noktası radyatörünün etkisinin kesin olduğunun anlaşılması için halen birçok deneyin gerçekleştirilmesi gerektiği aktarılıyor. Olayı mümkün kılan ASDEX Upgrade’in 2024 yılında Garching tokamağına entegre edilmesi planlanıyor.